第一性原理||CASTEP计算电荷密度差分及绘制电荷密度差分图

电荷密度差分（Charge density difference）是研究电子结构的重要手段之一。可以直观的得到各个片段相互作用后的电子流向，或者原子形成分子过程中电子密度的变化、探究化学键的本质。往期文章中，我们讲解了

如何通过VASP来计算电荷密度差分，计算方法比较简单。然而，使用CASTEP可以更简单快速地计算出电荷密度差分。

以AlFe合金为例，其具体操作如下：

01优化结构

导入要计算的结构文件，选择CASTEP模块，点击Calculation，打开以下对话框，选择Geometry Optimization。

02得到优化后的结构

在包含计算输出文件的目录下，选择CASTEP模块，点击Analysis，打开以下对话框。选择Structure，在Results file处导入后缀为castep的计算输出文件，点击Update。

03设置差分片段

首先，点击Edit，选择Atom Selection，打开如下对话框，点击要选择的片段，这个根据需要，自行设置。设置好后，点击Select后，被选择的片段则被标亮。

其次，点击Edit，选择Edit Sets，打开如下对话框:

点击New，命名DensityDifference，点击OK即可。此时，在结构上可以看到被选中的片段被标记出来。

04计算电荷密度差分

将上一步得到的结构进行电荷密度差分的计算，选择CASTEP模块，点击Calculation，打开以下对话框，选择Energy，在Properties处选择Electron density difference。设置完成后，进行计算。    

计算结束后，在包含计算输出文件的目录下，选择CASTEP模块，点击Analysis，打开以下对话框。选择Electron density difference，在Results file处导入后缀为castep的计算输出文件，点击Import。

05电荷密度差分图的绘制

上一步操作后，在得到带有差分电荷密度的结构的同时，通过利用工具栏中的各项功能及应用，可以得到想要效果的展示图片。

下面将对常用工具能进行简单介绍：

1）利用图1中“Create Slices”功能，可以选择沿着想展示的面进行切面；

2）利用图2中“Volumetric Selection”功能，可以选择想展示的切面；

3）利用图3中“Color Maps”功能，可以自行修改电荷密度等值面的大小，以及修改颜色的展示；

以上经过对各项工具的功能应用，就可以快速得到如下图所示的电荷密度差分图了。